邏輯門電路使用中的幾個實際問題

一、各種門電路之間的接口問題

　　在數(shù)字電路或系統(tǒng)的設(shè)計中，往往由于工作速度或者功耗指標(biāo)的要求，需要采用多種邏輯器件混合使用 ，例如，TTL和CMOS兩種器件都要使用。由前面幾節(jié)的討論已知，每種器件的電壓和電流參數(shù)各不相同，因而需要采用接口電路，一般需要考慮下面三個條件：
　　1.驅(qū)動器件必須能對負(fù)載器件提供灌電流最大值。
　　2.驅(qū)動器件必須對負(fù)載器件提供足夠大的拉電流。
　　3.驅(qū)動器件的輸出電壓必須處在負(fù)載器件所要求的輸入電壓范圍
，包括高。低電壓值。
　　其中條件１和２，屬于門電路的扇出數(shù)問題，已在第四節(jié)作過詳細(xì)的分析。條件３屬于電壓兼容性的問題。其余如噪聲容限、輸入和輸出電容以及開關(guān)速度等參數(shù)在某些設(shè)計中也必須予以考慮。
　　下面分別就CMOS門驅(qū)動TTL 門或者相反的兩種情況的接口問題進(jìn)行分析。

1.CMOS門驅(qū)動TTL門

　　在這種情況下，只要兩者的電壓參數(shù)兼容，不需另加接口電路，僅按電流大小計算出扇出數(shù)即可。
　　下圖表示CMOS門驅(qū)動TTL門的簡單電路 。當(dāng)CMOS門的輸出為高電平時，它為TTL負(fù)載提供拉電流，反之則提供灌電流。

例2.9.1——74HC00與非門電路用來驅(qū)動一個基本的TTL反相器和六個74LS門電路。試驗算此時的CMOS門電路是否過載？
解：
　　（1）查相關(guān)手冊得接口參數(shù)如下：一個基本的TTL門電路，I_IL＝1.6mA，六個74LS門的輸入電流I_IL＝6×0.4mA＝2.4mA。總的輸入電流I_IL(total)＝1.6mA＋2.4mA＝4mA。
　　（2）因74HC00門電路的I_OL＝I_IL＝4mA，所驅(qū)動的TTL門電路未過載。

2. TTL門驅(qū)動CMOS門

　　此時TTL為驅(qū)動器件，CMOS為負(fù)載器件。由手冊可知，當(dāng)TTL輸入為低電平時 ，它的輸出電壓參數(shù)與CMOS HC的輸入電壓參數(shù)是不兼容的。例如，LSTTL的V_OH(min)為2.7V，而HC CMOS的V_IH(min)為3.5V。為了克服這一矛盾，常采用如上圖所示的接口措施。由圖可知，用上拉電阻R_p接到V_DD可將TTL的輸出高電平電壓升到約5V，上拉電阻的值取決于負(fù)載器件的數(shù)目以及TTL和CMOS的電流參數(shù)。
　　當(dāng)TTL驅(qū)動CMO——HCT時，由于電壓參數(shù)兼容 ，不需另加接口電路。基于這一情況，在數(shù)字電路設(shè)計中 ，也常用CMOS——HCT當(dāng)作接口器件，以免除上拉電阻。